犯罪とロマンスに満ちたあてどない道、マルホランド・ドライブ。ある晩、車の衝突事故が起こり、ただ一人生き残ったブルネットの美女は記憶をなくしていた。女は有名女優の留守宅に身を潜めるが、女優を夢見てハリウッドへやってきたブロンド娘ベティに見つかる。彼女はとっさに“リタ”と名乗り、純真なベティは好奇心と同情から、リタの失われた記憶をたどる手助けをはじめる。手がかりを求めて開けたリタのバッグには大金と青い鍵が入っていた。見えない糸でたぐり寄せられた二人は、不条理な世界に迷い込んでいく…。